Wirkung von Ultraschallwellen auf die physikalischen Eigenschaften von Fels

Eine der brauchbarsten Lösungen für den sicheren Umgang mit radioaktiven Abfällen ist die unterirdische Endlagerung, doch vor einer allgemeinen Anwendung dieses Verfahrens sind noch umfangreiche Test- und Validierungsarbeiten erforderlich. Deshalb wurde im OMNIBUS-Projekt die Felsbarriere um Atommüllbehälter herum mit Hilfe der Ultraschalltechnik eingehend studiert.

Die unaufhaltsam zur Neige gehenden Ressourcen an fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl und Gas machen die Erschließung nachhaltigerer Energieformen unverzichtbar. Als Alternative für die Elektrizitätserzeugung kommt die Atomenergie in Frage; sie bringt zugleich eine erhebliche Senkung der Kohlendioxidemissionen mit sich, die sonst bei der Verbrennung fossiler Energieträger frei gesetzt würden. Dieses Treibhausgas gilt als eine der Hauptursachen für den Klimawandel und die globale Erwärmung.

Obwohl nukleare Abfälle schon seit Jahren sicher gelagert werden, wird die Forschung auf diesem Gebiet kontinuierlich betrieben, vor allem auch deshalb, um dieses Problem auf möglichst praxisgerechte und realistische Weise zu lösen. In diesem Zusammenhang wurden im vorliegenden Projekt die strukturellen Verhältnisse der Felsbarrieren eingehend studiert, von denen tiefe unterirdische Laboratorien umgeben sind. Zu diesem Zweck wurden spezialisierte Tools und Interpretationstechniken entwickelt, die bei Ultraschalluntersuchungen zur Beurteilung der Eignung solcher Atommüll-Endlagerstätten eingesetzt werden.

Neben diese Tools und Techniken wurde eine Reihe von nützlichen Ergebnissen erarbeitet, die bei umfangreichen Studien zur numerischen Modellierung eines dynamischen Wellenausbreitungscodes gesammelt wurden. Dieser Datensatz kann die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen den Ultraschall-Übertragungseigenschaften und Felsmasseneigenschaften wie der Dichte, Größe und Ausrichtung von Rissen sowie dem Flüssigkeitsgehalt erheblich vereinfachen. Nachdem Ablauf von 667 Rechenmodellen liegen nunmehr detaillierte Informationen zu den Veränderungen der Phasen- und Amplitudenspektren im Vergleich zu den Spektren vor, die sich beim Durchlauf einer Welle durch einen perfekt elastischen Körper einstellen.

Diese Daten lassen sich mit anderen Daten korrelieren, die bei In-situ- und Labortests gewonnen wurden. So entsteht ein wirksames Hilfsmittel, das eine zuverlässigere Interpretation der physikalischen Eigenschaften und Verhaltensweisen des betrachteten Felsgesteins gestattet. Außer im Atommüll-Management könnten sich für dieses Ergebnis auch bedeutende Anwendungen in Bereichen ergeben, in denen kontinuierliche und zerstörungsfreie Prüfungen von spröden Materialien wie Beton und Metallen durchgeführt werden. Beispiele hierfür sind der Bergbau und die Petroleumwirtschaft, aber auch seismologische Studien und das Bauingenieurwesen, wo Strukturen wie etwa Dämme, Tunnels und Brücken geprüft werden müssen.

Kontakt

Prof R. Paul Young
University Of Liverpool
Department of Earth Sciences
Professor
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